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vorbehalten
©Verein
Deutscher
Ingenieure,
Düsseldorf
1989
VDI
2014
Blatt
1
-11-
6
Ermittlung
der
ES-Kennwerte
Zur
Berechnung
der
Spannungen
und
Verformung
der
ES
im
SV
werden
die
Elastizitätskoeffizienten
(N
achgiebigkei
ten)
*^'22
—
1/^22
Si2=
—V2ilEii
=
—Vi2l^22
^66
=
1/^12
benötigt.
Dabei
bezieht
sich
bei
der
orthotropen
ES
die
Richtung
Index
1
auf
die
Vorzugsrichtung,
das
ist
in
der
P-ES
die
Faserrichtung.
Die
Richtung
In¬
dex
2
steht
darauf
senkrecht.
Bei
Wirrfaser-Verstär¬
kungen
gibt
es
in
der
Ebene
normalerweise
keine
Vorzugsrichtung,
die
Kennwerte
werden
dann
in
al¬
len
Richtungen
als
gleich
angenommen
und
deshalb
auch
nur
für
eine
Richtung
ermittelt.
Erforderlich
sind
die
Ausdehnungskoeffizienten
bei
Feuchtigkeits-
und
Temperaturunterschieden.
6.1
Experimentelle
Ermittlung
Aufgrund
des
unterschiedlichen
nichtlinearen
Ver¬
formungsverhaltens
bei
Zug-
und
Druckspannungen
müssen
bei
hohen
Genauigkeitsanforderungen
die
Nachgiebigkeiten
Sn,
S
12,
S22
(für
Zug
und
Druck)
getrennt
ermittelt
werden.
Die
mit
der
klassischen
Laminattheorie
(CLT,
siehe
Abschnitt
3)
berechneten
Spannungen
und
Verzer¬
rungen
in
den
ES
ermöglichen
eine
Beurteilung
des
Bruchverhaltens
des
gesamten
SV,
wofür
die
Festig¬
keiten
der
ES
bekannt
sein
müssen.
Das
sind
in
den
Hauptrichtungen
i^ii,
RI2
und
7^12
bzw.
R22
wobei
Ri2
die
Schubfestigkeit
parallel/senkrecht
zur
Faser
ist.
Für
die
Ermittlung
der
genannten
Kenn¬
werte
gibt
es
noch
keine
genormten
oder
allgemein
verbindlichen
Verfahren.
Bestehende
Normen
(ISO,
EN,
DIN,
LN,
ÖNORM,
SIA),
in
denen
die
Ermitt¬
lung
einiger
Kennwerte
beschrieben
wird,
dienen
be¬
vorzugt
der
Qualitätskontrolle
und
sind
z.T.
nur
be¬
dingt
geeignet
für
eine
präzise
Ermittlung
der
Kenn¬
werte,
die
in
den
SV-Berechnungen
eingesetzt
werden
müssen.
Eine
Normung
der
Versuche
zur
Kennwert¬
ermittlung
auf
europäischer
Ebene
ist
bei
Redak¬
tionsschluß
im
Gange.
Im
folgenden
werden
Testmethoden
angeführt,
die
einfach
und
mit
noch
vertretbaren
Ungenauigkeiten
behaftet
sind.
Dabei
wird
im
besonderen
auf
deren
Problematik
eingegangen.
Da
die
Eigenschaften
von
SV
und
ES
u.a.
von
der
Fertigungsmethode
abhängen,
sollten
—
wenn
mög¬
lich
—
die
Proben
zur
Kennwertermittlung
der
ES
mit
derselben
Methode
hergestellt
werden
wie
das
beabsichtigte
Strukturteil. Das
bedeutet
insbeson¬
dere
eine
Unterscheidung
zwischen
der
Wickeltech¬
nik,
die
rohr-
oder
ringförmige
Probekörper
nahe¬
legt,
und
der
Naßgelege-
oder
Prepreg-Technik,
die
plattenförmige
Probekörper
aufdrängt.
Die
gemesse¬
nen
Moduln
und
Festigkeiten
sind
Kurzzeit-Kenn¬
werte,
d.h.
die
Belastungen
werden
zügig,
z.B.
inner¬
halb
von
zwei
Minuten
bis
zum
Bruch,
aufgebracht.
Sie
gelten
weiterhin
nur
für
bestimmte
Klimabedin¬
gungen.
Dabei
reicht
es
nicht
aus,
daß
die
Proben
unter
den
gegebenen
Temperatur-
und
Luftfeuchte¬
Bedingungen
getestet
werden;
sie
müssen
vielmehr
zuvor
„konditioniert"
werden,
d.h.
ihr
innerer
Feuchte-
und
Temper
atur-Zustand
muß
dem
Gleich¬
gewichtszustand
in
der
vorgesehenen
Umgebung
ent¬
sprechen.
Diese
Konditionierung
kann
je
nach
Pro¬
bendicke
mehrere
Monate
beanspruchen.
Gemäß
EN
62
besteht
das
Normalklima
aus
23
Lufttem¬
peratur
und
50%
relativer
Feuchte.
Andere
vorgege¬
bene
Klimabedingungen
gelten
z.B.
in
der
zivilen
Luftfahrt
(70
°C
Lufttemperatur/70%
relative
Feuchte).
Es
ist
zu
beachten,
daß
je
nach
Art
der
Verteilung
von
Temperatur
und/oder
Feuchte
(selbst
bei
gleichem
Mittelwert)
unterschiedliche
Versuchs¬
ergebnisse
zu
erwarten
sind.
Die
gemessenen
Kennwerte
beziehen
sich
nur
auf
ei¬
nen
bestimmten
Fasergehalt,
der
immer
mit
gemes¬
sen
und
angegeben
werden
muß.
Ein
Vergleich
ver¬
schiedener
ES
kann
nur
bei
gleichem
Fasergehalt
ge¬
schehen.
Die
Umrechnung
vom
tatsächlich
gemesse¬
nen
auf
einen
nominellen
Fasergehalt
ist
in
begrenz¬
tem
Umfang
möglich,
wobei
in
der
P-ES
60
Vol.%,
in
der
G-ES
45
Vol.%
gängige
Nominalwerte
sind.
6.1.1.
Zugversuch
Zur
Prüfung
von
Festigkeit
und
E-Modul
parallel
zur
Faser
sollte
eine
der
einschlägigen
Normen
ange¬
wendet
werden.
Für
die
Prüfung
von
P-ES
in
gewik-
kelten
Strukturen
empfiehlt
sich
der
sogenannte
NOL-Ring.
E-Modul
und
Querkontraktionszahl
sind
nicht
über
den
gesamten
Belastungsbereich
kon¬
stant.
Es
wird
empfohlen,
diese
Kennwerte
als
Se¬
kante
zu
messen,
z.B.
nach
DIN
29975
im
Bereich
10
bis
50%
der
Bruchlast.
Der
Zugversuch
quer
zur
Faser
mit
ebenen
Platten
wird
in
DIN
65378
beschrieben.
Der
Zugversuch
quer
zur
Faser
an
gewickelten
Rohrproben
ist
nicht
genormt^).
A.
Puck
u.
H.
Schürmann
:
Die
Zug/Druck-Torsionsprüfung
an
rohrförmigen
Probekörpem.
Kunststoffe
72
(1982)
Nr.
9,
S.
554/
61.
BE49B7BBD066671DDBAE9F84BE28946CA9DF9DF2BA9E929378DC6DB9C7E5059464FF4B45A0F85E8B98E146AC4146C98EE92385B230FE6C5DBC2F20FF11C062CB3B26ADB3502358971F6C5356D9EB6629B3FD2C6BE8F9AFC7BA65059C1EC14E58B04AF9DEEACB93BED10AF36CF9C3B343E9011BBB8C4AE34F9F643DBBEBE3E0CD7D544749CF375B50748FFC2BF4735918C5327CAC6F9814218831A69BAA8995E5E4ED31B9D6912C3E6C74B57FC8BD
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